Автомобиль

Автомобиль (далее А) (от авто... и лат. mobilis - движущийся), средство безрельсового транспорта с собственным двигателем.

Историческая справка. Еще в средние века были известны попытки создания повозок, которые должны были передвигаться силой ветра или мускульной силой сидящих в них людей. Довольно совершенную для своего времени машину (1752) создал русский механик-самоучка крестьянин Леонтий Шамшуренков. Его "самобеглая коляска" приводилась в движение силой двух человек. В 1784-91 над вариантами трех- и четырехколесной "самокатки" работал русский изобретатель И. П. Кулибин. В его "самокатке" (рис. 1) были впервые применены такие элементы А, как коробка передач, рулевой механизм, тормоза, роликовые подшипники. С появлением паровой машины (2-я половина 18 в.) создание самодвижущихся повозок быстро продвинулось вперед. В 1769-70 во Ж. Кюньо (рис. 2), а через несколько лет в Англии У. Мердок и Р. Тревитик построили паровые А Некоторое распространение паровые А получили в 19 в., например паровые автомобили Г. Герни и У. Ханкока (Англия), А Болле, А де Диона и Л. Серполле ( В 30-х гг. 19 в. были попытки установить регулярные пассажирские рейсы паровых А Много интересных проектов применения паровых А было в России. Изобретатель и предприниматель В. Гурьев предложил (1837) создать сеть деревянных (торцовых) дорог, по которым могли бы регулярно совершать рейсы паровые А-тягачи с колесными прицепами (повозками) летом и санными - зимой. В конце 19 в. производились опыты по созданию электрических А с питанием от аккумуляторной батареи; они нашли некоторое распространение. Русский инженер И. В. Романов разработал (1899) оригинальную конструкцию электрического извозчика и электробуса (рис. 3). Большое влияние на развитие конструкции А имели изобретения дифференциала (1828, О. Пеккер, пневматической шины (1845, Р. Томпсон, Англия), передних управляемых колес на цапфах (1816, Г. Лангеншпергер, независимой подвески колес (1878, А Болле, и др.

Широкое применение А как транспортного средства начинается с появлением быстроходного двигателя внутреннего сгорания. Э. Ленуар ( в 1862 сделал попытку установки на А своего газового двигателя, которая успеха не имела. В 1885 Г. Даймлер ( построил мотоцикл с бензиновым двигателем, а в 1886 его соотечественник К. Бенц взял патент на трехколесный А с таким же двигателем мощностью 0,75 л. с. Последующие годы явились началом промышленного производства А В 1890-е гг. появились первые А "Панар-Левассор" и"Де Дион-Бутон" ( в 1892 построил свой первый автомобиль Генри Форд (США) и начал их промышленное производство в 1903 (рис. 4). Один из первых русских А "Руссо-Балт" (1908) показан на рис. 5. Первый советский А - АМО-Ф15 был выпущен в 1924 (рис. 6). В 1932 в СССР началось массовое производство А ГАЗ-А (рис. 7). См. Аная промышленность. О развитии конструкций А см. в статьях Грузовой автомобиль, Легковой автомобиль.

С 1894 регулярно устраиваются автомобильные гонки, которые сыграли большую роль в развитии конструкции А и их распространении. Если в первой гонке средняя скорость была 24 км/ч, то уже через 5 лет она достигла 70 км/ч; в 1904 она составила 100 км/ч и в 1907 - 114 км/ч. Абсолютный мировой рекорд скорости составил (1968) 966,753 км/ч на А с газотурбинным и 658,667 км/ч с поршневым двигателем.

Классификация А По назначению А разделяются на транспортные, специальные и гоночные. Транспортные А служат для перевозки грузов и пассажиров. Специальные А имеют постоянно смонтированное оборудование или установки и применяются для различных целей (пожарные и коммунальные А, автолавки, автокраны и т. п.). Гоночные А предназначаются для спортивных соревнований, в том числе для установления рекордов скорости (рекордно-гоночные А).

Транспортные А в свою очередь делятся на легковые, грузовые и автобусы. Легковые автомобили имеют вместимость от 2 до 8 человек. Они выпускаются с закрытыми (седан и лимузин), открытыми (фаэтон) и открывающимися (кабриолет) кузовами. Грузовые автомобили оборудованы кузовом для перевозки груза, грузоподъемность их от 0,25 до 100 т. Грузовые А без кузова или с небольшим кузовом, предназначенным для балласта, приспособленные для буксировки прицепных систем, называются А-тягачами, они бывают седельные (для полуприцепов) и буксирные (для прицепов). А или А-тягач вместе с прицепной системой (прицеп, полуприцеп, прицеп-роспуск, прицеп-тяжеловоз) образуют автомобильный поезд. Автобусы, имеющие кузов вместимостью более 8 чел., подразделяются на городские, пригородные, междугородные (туристские), местного сообщения и др.

По проходимости А разделяются на дорожные, внедорожные (карьерные) и А повышенной и высокой проходимости. Дорожные предназначены для эксплуатации по общей сети автомобильных дорог. Внедорожные, имеющие увеличенные габаритные размеры и осевые нагрузки, могут использоваться только на специальных дорогах, например в карьерах. А повышенной и высокой проходимости рассчитаны на работу в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью. Основной вид таких А - колесные полноприводные (т. е. имеющие привод ко всем колесам). Кроме колесных, различают еще следующие А высокой проходимости: колесно-гусеничные со сменными гусеничными движителями или колесами; полугусеничные, имеющие одновременно гусеничные движители и колеса; снегоходы с движителями в виде широких гусениц или шнеков; А на пневмокатках; амфибии - колесные А с водонепроницаемым кузовом и дополнительным движителем в виде гребного винта; А на воздушной подушке, приводимые в движение тяговым воздушным винтом или реакцией направляемой назад струи воздуха от компрессора; шагающие А, передвигающиеся с помощью перемещающихся лыж. Проходимость обычных дорожных А может быть существенно улучшена установкой на их задние ведущие колеса арочных шин с очень широким профилем и высокими грунтозацепами.

Конструкция А А состоит из двигателя, трансмиссии, ходовой части, механизмов управления, электрооборудования, кузова для перевозки пассажиров или грузов и кабины (у грузовых А).

В зависимости от рода двигателя различают: паровые А (распространения не имеют); бензиновые А - с двигателем внутреннего сгорания, работающим на автомобильном бензине (большинство легковых А и грузовых А, малой и средней грузоподъемности); дизельные А - с двигателем внутреннего сгорания, работающим на дизельном топливе (преимущественно грузовые А большой грузоподъемности и многоместные автобусы); газобаллонные автомобили - с газовым двигателем внутреннего сгорания, работающим на сжатых или сжиженных горючих газах, запас которых находится в установленных на А баллонах (распространены только в районах с дешевым газовым топливом); газогенераторные автомобили - с двигателем внутреннего сгорания, работающим на газе, получаемом из твердого топлива (древесных чурок, угля, торфа и различных брикетов) в газогенераторе, установленном на А (получили массовое применение в годы Великой Отечественной войны вследствие дефицита жидких топлив); газотурбинные автомобили - с газовой турбиной (пока распространения не получили, но перспективны для применения в качестве тяжелых и внедорожных грузовых А и скоростных междугородных автобусов); электрические А - с двигателем, работающим от аккумуляторных батарей (из-за малого запаса хода и большого веса пока используются в небольшом количестве, главным образом как грузовые А малой грузоподъемности для работы в городах, перспективны как легковые и грузовые А после промышленного освоения аккумуляторов большой емкости при малом весе). См. также Аный двигатель.

Трансмиссия (силовая передача) передает вращающий момент от двигателя к движителю А (колесам, гусеницам и др.). Трансмиссия может быть: механической, электромеханической и гидромеханической. Наиболее распространена механическая трансмиссия (рис. 8), которая обычно состоит из сцепления - муфты, дающей возможность кратковременно разъединить и плавно соединить двигатель и последующие механизмы трансмиссии; коробки передач - шестеренного ступенчатого редуктора, позволяющего изменять в широких пределах вращающий момент на ведущих колесах (тяговую силу) и осуществлять задний ход; карданной передачи - валов с шарнирами, передающих вращающий момент от коробки передач к главной передаче при изменяющихся углах между их валами; главной передачи - шестеренного редуктора, постоянно повышающего вращающий момент, передаваемый от коробки передач к ведущим колесам; дифференциала - механизма, распределяющего вращающий момент от главной передачи между ведущими колесами, благодаря чему они вращаются на поворотах и неровностях дороги с разными угловыми скоростями; полуосей, передающих вращающий момент на ведущие колеса. Главные передачи, выполняемые ранее в виде пары конических шестерен с прямыми зубьями (у грузовых А в виде двух пар - цилиндрической и конической), делают со спиральными зубьями или с гипоидным зацеплением. При поперечном расположении двигателя главные передачи выполняются в виде цилиндрических передач. На некоторых А высокой проходимости или большой грузоподъемности применяют разнесенные главные передачи в виде центрального конического редуктора и бортовых (колесных) редукторов (пары цилиндрических шестерен с наружным или внутренним зацеплением, планетарного редуктора).

Наиболее перспективны бесступенчатые передачи, которые значительно облегчают управление, улучшают комфортабельность езды и проходимость А Эти передачи часто называют автоматическими трансмиссиями, поскольку в них передаточное число изменяется автоматически с помощью аппаратуры автоматического управления коробкой передач или совместного действия трансформатора момента и аппаратуры автоматического управления. Широко распространены гидромеханические (гидротрансформатор и ступенчатая механическая коробка передач), гидрообъемные (гидронасос и гидромоторы) и электромеханические (генератор, электродвигатели и механические редукторы) трансмиссии. Гидромеханическую передачу чаще всего применяют для легковых А высокого класса и больших городских автобусов, электромеханические - для особо тяжелых грузовых А См. Гидродинамическая передача.

Ходовая часть А состоит из рамы, подвески, осей (мостов) и колес. Рама А служит для установки кузова, кабины, двигателя, коробки передач и других механизмов и узлов. У большинства легковых А и автобусов раму заменяет кузов, который в этом случае представляет собой прочную и жесткую несущую систему. Подвеска А выполняет упругую связь рамы или несущего кузова с осями (мостами). При помощи подвески осуществляется передача сил, действующих на колеса, раме (кузову), смягчаются динамические нагрузки, колебаниям придается желаемый характер, что обеспечивает необходимую плавность хода и устойчивость А при движении. Долгое время на А применялась подвеска в виде листовых рессор, затем в качестве упругого элемента стали использовать также витые пружины, торсионы, пневматические или гидропневматические элементы. Для быстрого гашения колебаний в систему подвески вводятся амортизаторы (обычно гидравлические рычажные и телескопические), а для уменьшения крена на поворотах - стабилизаторы поперечной устойчивости. Широко распространена независимая подвеска колес (рис. 9), при которой каждое колесо подвешено к раме отдельно, так что изменение положения одного из них не вызывает перемещения другого.

На большинстве А применяют дисковые колеса, состоящие из прикрепляемого к установленной на оси ступице диска и обода с камерной или бескамерной пневматической шиной (см. Шина автомобильная), а для тяжелых грузовых А и больших автобусов - также бездисковые колеса с ободом, крепящимся непосредственно к ступице.

Механизмы управления А включают рулевое управление и тормозную систему. Рулевое управление (рис. 10) служит для изменения направления движения А, что осуществляется поворотом передних колес вместе с цапфами, на которых они установлены, посредством рулевого механизма (червячная, винтовая, кривошипная или реечная передачи), связанного валом с рулевым колесом (штурвалом) и системой привода с цапфами передних колес. Для облегчения управления А в рулевой привод вводятся гидравлические, пневматические или гидропневматические усилители. В СССР и других странах, где принято правостороннее движение, применяют левое рулевое управление, и наоборот. Это улучшает обзорность дороги, что особенно важно при обгоне. Рулевое управление должно обеспечивать хорошую поворотливость А без бокового скольжения управляемых колес на повороте при минимальном усилии на рулевом колесе, а также стабилизацию колес при прямолинейном движении. Легкость управления создается необходимым передаточным числом рулевого механизма и рулевого привода (силовое передаточное число находится в пределах 100-300), причем передаточное число рулевого механизма часто бывает переменным. Рулевой привод осуществляет одновременный поворот управляемых колес на различные углы с качением их без бокового скольжения. Стабилизация управляемых колес, т. е. их способность сохранять положение, занимаемое при прямолинейном движении, и автоматически возвращаться в это положение, когда рулевое колесо будет отпущено, достигается поперечным и продольным наклоном шкворней поворотных цапф колес. Для повышения маневренности А, особенно повышенной проходимости, делают управляемыми все колеса (2-осные А) или колеса двух передних осей (4-осные А). Для этой же цели выполняют поворотными колеса прицепов-роспусков или полуприцепов у автопоездов. Тормозная система служит для замедления движения и полной остановки (рабочий ножной тормоз), а также для удержания А на месте (стояночный ручной тормоз). Рабочий тормоз действует на все колеса А На каждом колесе устанавливают барабанный или дисковый тормозной механизм, действие которого осуществляется гидравлическим, пневматическим или пневмогидравлическим приводом. В тормозных механизмах тормозные колодки с фрикционными накладками во время торможения прижимаются к колесному тормозному барабану или диску. Гидравлический привод (рис. 11), который часто бывает снабжен вакуумным или пневматическим усилителем, применяется на легковых А и грузовых А малой грузоподъемности, на остальных А устанавливается преимущественно пневматический привод, получающий сжатый воздух от компрессора, приводимого в действие двигателем А Стояночный тормоз действует обычно только на ведущие колеса (непосредственно или через трансмиссию).

Для повышения надежности тормозов применяют раздельный привод от одной педали на передние и задние колеса или дублированный привод на задние колеса. На больших автобусах и тяжелых грузовых А все больше используют дополнительные тормоза-замедлители, в которых часто тормозной момент создается двигателем при перекрытом выпускном трубопроводе и прекращении подачи топлива. Применяются также тормоза-замедлители с независимым от двигателя электрическим или гидравлическим тормозящим устройством, действующим на трансмиссию А

Электрооборудование А состоит из источников тока (аккумуляторной батареи и установленного на двигателе генератора) и нескольких групп потребителей, оно необходимо для работы системы зажигания и пуска двигателя, а также для приборов наружного и внутреннего освещения, световой и звуковой сигнализации А Система наружного освещения и сигнализации включает: наружное головное освещение, осуществляемое фарами с ближним и дальним светом (свето-технические параметры фар подбираются так, чтобы обеспечить видимость дороги вперед на 100-150 м при движении с большими скоростями и безопасный разъезд на сравнительно узкой дороге без ослепления водителей встречных А); белые или желтые фонари (подфарники), обозначающие спереди габариты А при его движении в темное время суток с выключенными фарами по хорошо освещенным улицам и дорогам; задние (красные) фонари, обозначающие габариты А сзади; указатели поворотов (фонари с мигающими огнями, установленные спереди и сзади, а иногда и с боковых сторон А); фонари светового стоп-сигнала для оповещения о торможении. Кроме того, могут устанавливаться противотуманные фары, габаритные фонари и отражатели, а также специальные светящиеся знаки (автопоезд, такси и т. п.). В некоторых странах введены мигающие задние красные фонари для обозначения стоящего на дороге А

Степень совершенства конструкции А оценивается по компактности конструкции - рациональное использование габаритов и массы, обеспечивающее необходимую грузо- или пассажировместимость А при минимальных затратах материалов на его изготовление; по динамичности - интенсивность разгона, устойчивость движения на прямой передаче, максимальная скорость, тяга на крюке (для автопоездов); по топливной экономичности - расход топлива на выполненную транспортную работу (грузовые А и автобусы) или на 1 км пробега (легковые А); по проходимости - геометрические параметры шасси и кузова (дорожный просвет, углы свесов, радиусы продольной и поперечной проходимости), тягово-сцепные свойства, удельное давление на грунт; по удобству пользования - степень обеспечения сохранности грузов в пути и легкость выполнения погрузочно-разгрузочных работ, комфортабельность перевозок пассажиров (размеры сидений, проходов, высота подножек, ширина дверей, мягкость подвески, отопление, вентиляция и т. п.); по легкости управления - размер усилий и количество необходимых для управления действий водителя, маневренность А, легкость пуска двигателя, запас хода и др.; по безопасности движения - устойчивость управляемого движения, надежность торможения и длина тормозного пути, обзорность дороги, эффективность освещения и сигнализации и др.; по приспособленности к техническому обслуживанию и ремонту - периодичность и трудоемкость технического обслуживания и ремонта, легкость доступа к агрегатам и узлам при их осмотре, регулировке и ремонте; по долговечности и надежности - сроки службы, межремонтные пробеги, потребность в ремонтных работах, стабильность рабочих процессов, интенсивность отказов, бездефектность и др.

Совершенствование конструкции А предусматривает максимальную автоматизацию управления рабочими процессами агрегатов, механизмов и систем, а также управления движением А Созданы А, которые могут работать по заданному маршруту без водителя или при минимальном его участии. Большое внимание уделяется при конструировании новых моделей А повышению общей надежности и сведению до минимума необходимых операций технического обслуживания. У перспективных моделей отсутствуют узлы, нуждающиеся в регулировке, в систематической добавке масла (применены антифрикционные материалы или долговечная смазка), а жидкие масла (в двигателе, трансмиссии) могут сменяться через длительный период (30 - 50 тыс. км).

В СССР создан и периодически уточняется перспективный типаж А, в основе которого лежит полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в А различного назначения, грузоподъемности и пассажировместимости. Этот типаж предусматривает целесообразное и экономически оправданное количество базовых моделей с большим числом модификаций на основе широкой конструктивной унификации агрегатов, узлов и деталей. Т. о., обеспечивается надежная и эффективная работа А в различных климатических и дорожных условиях при минимальных затратах на их обслуживание и ремонт.

Лит.: Чудаков Е. А, А, 4 изд., т. 1-3, М.- Л., 1937; А, 3 изд., М., 1951; Гольд Б. В., Фалькевич Б. С., Теория, конструирование и расчет автомобиля, М., 1957; Исаев А С., От самобеглой коляски до ЗИЛ-111, М., 1961; Гагарин Е. И., Леонтий Лукьянович Шамшуренков. (Изобретатель), М., 1963; Литвинов А С., Ротенберг Р. В., Фрумкин А К., Шасси автомобиля, М., 1963; Анохин В. И., Отечественные автомобили, 2 изд., М., 1964; Автомобили. Устройство, эксплуатация и ремонт, 2 изд., М. 1965; Бухарин Н. А (и др.), Автомобили. Теория рабочих процессов, М.- Л., 1965; Бурков М. С., Специализированный подвижной состав автомобильного транспорта, М., 1966; Иларионов В. А, Эксплуатационные свойства автомобиля, М., 1966; Бекман В. В., Гоночные автомобили, Л., 1967; А. Эксплуатация и ремонт, М., 1968 (Энциклопедический словарь-справочник).

Л. Л. Афанасьев.

		Новости 23.12.2024 01:39:56

	Copyright © 1999-2024 Oval.ru, All Rights Reserved.